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离岸风电能有多低价,就从全球架设规模估算起

2020-07-27 653 views 522
离岸风电能有多低价,就从全球架设规模估算起

在谈到风力发电,或是细分到离岸风电时,在发电量之外,人们最关心的莫过于每度电的成本了,在本篇文章中,我们从离岸的安装量、风场与週期谈起,在最后并估算其在 2023 年时可能的每度电成本,让读者可以理解离岸风电的发展与趋势。

风电安装成长快速,离岸更居冠

从全球电力发展的角度来看,离岸风电是一个很年轻的技术,发展时间约 23 年,累积安装容量达 7GW(2013 年的数据),平均每年安装 0.3GW。计算其他发电方式的每年平均安装容量,燃煤发电(17.43GW/year)、燃气发电(21.33GW/year)、核能发电(6.37GW/year)、太阳能发电(2.97GW/year)、陆上风电(8.97GW/year)。

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根据 GWEC 的预估,2014 年全球陆上风电安装容量达 49,752MW(当年离岸风电安装容量达1,725MW),这个数字相当于过去 33 年陆上风电平均数字 8.97GW 的 5.55 倍。今日陆上风电的高速成长,已经远远超越过去 33 年的平均数字。回来看离岸风电,2014年的安装容量数字是过去 23 年平均数字的 5.75 倍,其成长速度更胜于陆上风电。

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从累积安装容量的角度来看,2014 年全球风电达 369,553MW,其中陆上风电为 360,782GW,离岸风电为 8,771MW。如果我们分析 1997 年到 2014 年的年複合成长率(CAGR),这个数字达 25.67%。美商 GE 公司非常有远见,在 2002 年透过购併进入风电产业,享受了陆上风电高成长与高获利的蜜月期。

离岸风电能有多低价,就从全球架设规模估算起台湾拥有全球半数最佳离岸风场

目前全球离岸风电的领导国家,依序是英国(4,494MW)、丹麦(1,271MW)、德国(1,049MW)、比利时(713MW)、中国(667MW)、荷兰(247MW)、瑞典(212MW)、日本(50MW)。中国与台湾共同分享台湾海峡这个全世界最优异的离岸风场。

知名离岸风场统计公司 4C Offshore 表示(January 2015),全世界最好的前 18 个离岸风场当中,有 16 个在台湾海峡,2 个在南中国海。其中 9 个离岸风场属于台湾的领海,平均风速约 11.94 – 12.02 m/s,略输给中国的 12.04 – 12.11 m/s。日本拥有 3,250GW 离岸风电蕴藏量,在亚洲股神孙正义的瞄準,以及三菱重工(MHI)积极介入之下,呈现急起直追的现象,距离用离岸风电取代核电的时间越来越近了。

以上的观点牵涉到比较多的细节与资料考证,可参考先前刊载的两篇相关文章:

    从美国风力发电发展看台湾能源配置阿里巴巴之后,亚洲股神孙正义瞄準离岸风电

中国、日本、南韩、美国都已经对离岸风电展开行动,台湾还是挂鸭蛋。显示台湾政府的决心不够,没有具体作为进行跨部会协商,并排除海上风电场开发的法规障碍。政府不长进,台湾人民只好继续仰赖高危险性的核电,并且「祈祷(安全)发电」。

离岸风电能有多低价,就从全球架设规模估算起离岸风电建设有其周期性

海上风电具备专案融资的性质,就算是欧洲累积安装 8GW 的容量,总风场数目也只有 74 个,如果用过去 23 年来估计,平均每年只有 3.22 个。可以预见,离岸风电年度安装容量的数字一定是上上下下,不宜用短期(3 年以内)的角度来预测长期趋势。

根据 MAKE 公司的预估,2014 年的安装高峰过后,2015-2016 年之间会短暂休息。新的高速成长将在 2017-2020年之间发生。可以预见许多新的风场将使用 6-10MW 的大型离岸风机,进击的巨人风机正快速地进攻欧洲的电力市场。根据我的预测,2020 年以前,西门子、MHI Vestas 与 GE 都将发表 10MW 的离岸风机,届时全球的离岸风电市场的每度电发电成本会更显着下降。

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2023 年距离现在也不过只有8年的时间,MAKE 公司预测全球海上风电累积装置容量将有 78GW,约是 2014 年 8.7GW 的 8.97 倍。平均下来一年成长一倍。这样的成长率,恐怕连台积电董事长张忠谋先生最看好的「物联网,Internet of Things」都望尘莫及。

多数人可能不知道,风力发电机与其电网是等级最高的物联网之一,其成长率高于物联网的平均,并不意外。通常一台风力发电机拥有超过 200 个感测器,透过光纤通讯与 SCADA 将资讯传送给风场开发商、风机製造商与电网公司。西门子最新的风机管理中心,约可以管理 8,000 支风机,每天产生的资料量达 200GB。GE 的风力机,每 40ms 收集一次资讯,让发电量足足提高 5%。中国的国家电网公司也设置管理中心,监控全国八百多个风力发电场,并且有效预测未来的发电量。

离岸风电能有多低价,就从全球架设规模估算起

2017 年开始,欧洲平均每年离岸风机安装容量达 3-5GW,成长逐渐趋于稳定。MAKE 公司认为到了 2023 年,欧洲将拥有 39GW 离岸风场併网发电。欧洲以外地区也有 39GW,其中以亚洲成长最快速。中国希望在 2030 年以前,拥有 30GW 的离岸风电场,台湾的规划仅有3GW,是十倍的差距。根据我的估计,台湾的离岸风电场,固定式基座风机的蕴藏量约有 50GW,如果能够提早到 2030 年开发完毕,对于台湾的产业发展大有帮助,这是新的蓝海市场。

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产业的发展必须要具备成本竞争力,才会长久。台湾的离岸风电场距离陆地通常不超过 40 公里,因此我们解读研究机构 Prognos & Fichtner 的数据,使用 Site A(见下图)比较合理。德国研究机构认为,2013 年平均每度电成本约在 12.8 欧分(NT$4.61/KWh,汇率 1:36)。到了 2023 年可以降低到 8.2-9.1 欧分(NT$2.95-3.28/KWh)。看起来似乎还是很贵,不过 IRENA 给我们新的指引。

离岸风电能有多低价,就从全球架设规模估算起离岸发电成本远低于核能

IRENA 认为 2014 年 OECD 国家(离岸风电)平均每度电成本为 US$0.16 元(NT$4.8/KWh,汇率1:30),IRENA 的数字与 Prognos / Fichtnet 的数字十分接近。如果是亚洲地区(中国与印度),平均每度电离岸风电成本为 US$0.09 元(NT$2.7/KWh,汇率 1:30)。我们可以看到,亚洲风机製造商明显降低平均发电成本,远较欧美製造商低 43.75%。

我们把 Prognos / Fichtner 预估的 2023 年德国离岸风电成本,加上考虑亚洲离岸风机製造商 43.75% 的降低成本能力。预估到了 2023 年,亚洲地区海上风电每度电的成本仅有 NT$1.66-1.85 元。
这个数字已经比核四每度电发电成本 2 元新台币还要低 7.5-17%。实在看不出核电继续在台湾存在的价值。

离岸风电能有多低价,就从全球架设规模估算起

捨弃便宜又安全的离岸风电不用,专注于全球独家的「祈祷(安全)发电─核电」,台湾再次创造世界奇蹟。离岸风电的快速成长已经是事实,台湾政府的决心不够,没有具体作为进行跨部会协商,并排除海上风电场开发的法规障碍。相较于笔者的预测:台湾离岸风电固定式基座蕴藏量达 50GW,中国政府规划 2030 年拥有 30GW 离岸风场,台湾仅规划 3GW。这三者的落差,看样子也要好好「祈祷」,台湾的离岸风电才能够顺利发电。

整合 IRENA、Prognos、Fichtner 的资料,考量 OECD 国家平均每度电成本与亚洲离岸风机製造商可降低成本 43.75% 的能力,估计到了 2023 年,亚洲地区海上风电每度电的成本仅有 NT$1.66-1.85 元。这个数字已经比核四每度电发电成本 2 元新台币还要低 7.5-17%。实在看不出核电继续在台湾存在的价值。我「祈祷」离岸风电能够顺利在台湾海峡发电!




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